Abstrak —Berkembangnya  teknologi Rapid  Mapping dengan menggunakan wahana tanpa  awak (UAV)  menjadi salah satu metode  penting saat ini. Namun penggunaan UAV  khususnya seperti  drone  memiliki kelemahan dalam  memperoleh hasil yang baik, karena sifat dari kamera non metrik. Oleh karena itu diperlukan  kalibrasi  kamera  untuk  memperoleh  nilai parameter interior pada kamera. Kalibrasi pada  penelitian ini dilakukan  dengan  2  metode  yaitu,  kalibrasi In-Field dan kalibrasi In-Flight .  Pada  penelitian  ini  dilakukan  analisa kalibrasi In-Field menggunakan  marker/ grid dengan  12 orientasi pengambilan foto pada saat posisi kamera drone stabil dan tidak dalam keadaan terbang. Data yang dihasilkan berupa 7 parameter IOP dengan hasil RMS 0.48 pixel . Hasil parameter dari  kalibrasi In-Field ini akan digunakan pada  kalibrasi In- Flight sebagai perbandingan  nilai IOP  dengan menggunakan software 𝑨𝒖𝒔𝒕𝒓𝒂𝒍𝒊𝒔 ® ,  setelah  itu  dilakukan  analisa  titik sampling foto udara dengan pengukuran terestris menggunakan  Total  S tation . Data  yang  dihasilkan  berupa parameter  yang  berasal  dari  kalibrasi In-Field, sehingga terjadinya  perubahan  nilai    IOP. Nilai  parameter  yang dihasilkan menjadi  13  parameter  dengan  RMS   0,56 pixel . Kedua  metode  kalibrasi  kamera  tersebut  diolah  dengan menggunakan menggunakan bundle adjustment self-calibration. Hasil  penelitian ini menunjukan bahwa  kamera  non-metrik S ony  Exmor  dapat  digunakan  untuk  melakukan pemetaan dengan  skala  besar  dengan  area  yang  relatif  kecil (FUFK) dengan acuan akurasi horizontal pada peta dasar yang berada pada  Perka  BIG  No.15  tahun  2014,  dengan  nilai RMS   yang dihasilkan sebesar 0.159 m.
Kata Kunci —Kalibrasi Kamera, kalibrasi In-Field dan kalibrasi In-Flight, Interior Orientation Parameter,  Distorsi Kamera .

## I. PENDAHULUAN
ERMINOLOGI  baru menggunakan pesawat tanpa awak atau yang biasa disebut UAV ( Unmanned Aerial Vehicle ) merupakan platform yang  mendukung  untuk  pengukuran fotogrametri.  Saat  ini  UAV  banyak  sekali  digunakannya untuk pemetaan rapid mapping untuk keperluan peta dengan area yang relatif  kecil  atau Foto Udara Format  Kecil  (FUFK). Foto  udara  Format  Kecil    dengan menggunakan  UAV  in i memiliki beberapa  keunggulan,  yaitu  dalam  hal  biaya operasional  yang murah,  peralatan  mudah  diperoleh,  serta cepat dalam  memperoleh  data,  namun  untuk FUFK  dengan menggunakan  UAV  ini  memiliki  kelemahan  utama  pada sistem pencitraan atau sistem kameranya  yang menggunakan kamera  non  metric  [1].  Sistem  kamera  foto  udara  sangat potensial  memiliki  distorsi  geometrik  dan  ketidakstabilan parameter instrinsik kamera  [2].  Kalibrasi  kamera  non-metrik pada UAV  yang tidak  stabil  ini  akan  menimbulkan  distorsi
geometrik  ketika  melakukan  pemotretan disetiap lokasi yang berbeda baik itu dilaboratorium  dan dilapangan [3].
Oleh  karena  itu  untuk meminima lisir  kelemahan  pada kamera  non-metrik  maka  dilakukan kalibrasi.  Pada penelitian ini  dilakukan  kalibrasi  kamera  dengan  2  metode  yaitu kalibrasi In-Field menggunakan  sofware  Photomodeler Scanner  dan  kalibrasi In-Flight menggunakan  software 𝐴𝑢𝑠𝑡𝑟𝑎𝑙𝑖𝑠 ® dengan  menggunakan bundle  adjustment  self- calibration .  Dengan  menggunakan  metode  ini  dapat diketahui distorsi radial yang dihasilkan pada masing-masing kalibrasi,  sehingga  hasil  dari  distorsi  tersebut  dapat mengetahui  posisi  pergeseran  linier  titik  foto  dalam  arah radial  terhadap  titik  utama  dari  posisi  ideal  dan  juga menandakan  stabil  atau tidaknya  suatu kamera  non-metrik yang digunakan  untuk  pemetaan  Foto  Udara  Format  Kecil (FUFK).

## II.  METODOLOGI  PENELITIA N

## A. Lok asi Penelitian
Lokasi  penelitian ini  dilakukan  di kampus ITS  Surabaya. Adapun  untuk  metode  kalibrasi In-Field dilakukan di laboratorium  KKP  (Kadaster  Kebijakan  Pertanahan) sedangkan  untuk  kalibrasi In-Flight dilakukan  di lapangan voli  ITS (FASOR).
B. Data dan Peralatan
Data yang dibutuhkan dalam  penelitian ini adalah: a. Data pengambilan foto grid pada kalibrasi In - Field dengan  12  orientasi  sebanyak  3  kala  dan  data kalibrasi In-Flight dengan  9  orientasi  foto sebanyak 1 kala.
b. Data  pengukuran titik  kontrol  tanah sebanyak 25 buah.
Adapun  untuk  peralatan  yang  dibutuhkan  dalam penelitian ini adalah:
1. Perangkat  untuk  mengolah  data  serta  membua t laporan terdiri  dari Laptop  Asus  X451CA P,
Australis 8.25 ® ,  Photomodeler  Scanner  (versi demo) dan microsoft office 2013 ® .
2. Perangkat  pengambilan  data  terdiri  dari  DJI Phantom  3  beserta  kamera  Sony  Exmor,  Total Station Serta  Grid  kalibrasi In-Field dan mark er kalibrasi In-Flight .
C. Tahapan Pengolahan Data
Tahapan  pengolahan  data  pada  penelitian  ini  adalah sebagai berikut:

## Analisa  Kalibrasi Kamera Sony Exmor Pada Nilai Orientasi Parameter Interior untuk Keperluan Pemetaan (FUFK)
Mohammad Avicenna, Agung Budi Cahyono, dan Husnul Hidayat Departemen Teknik  Geomatika, Fakultas Teknik Sipil  Lingkungan  dan Kebumian,
Institut Teknologi  Sepuluh  Nopember (ITS)
e-mail :hidayathusnul.nzl@gmail.com
T
Gambar 1.  Diagram Alir Penelitian
Penjelasan diagram  alir  di atas sebagai berikut.
1. Tahap Persiapan Pada tahap ini dilakukan proses pengumpulan data berupa  peta  foto  udara  dan  hasil  pengukuran titik kontrol tanah .
2. Tahap Pengolahan Pada  tahapan ini  dilakukan  pengolahan dari  data yang telah  didapat di  lapangan dan data penunjang lainnya.  Data  yang  didapat  dari  laboratoriu m merupakan  kalibrasi In-Field serta  data  yang  di dapat  dari  lapangan  berupa  hasil  pemotretan  foto udara  dan  pengukuran  titik sampling merupaka n kalibrasi In-Flight . Kedua metode kalibrasi  tersebut yang  diolah  dengan bundle  adjustment self- calibration.
3. Tahap Analisa Dari  pengolahan  data  yang  dilakukan  oleh  2 metode kalibrasi tersebut selanjutnya akan dilakukan  analisa  untuk  mendapatkan  nilai  dari kalibrasi  kamera,  baik itu kalibrasi In-Field maupun kalibrasi In-Flight .  Analisa  data  kalibrasi  berupa IOP  ( Interior  Orientation Parameter ) yang berasal dari  masing-masing  metode,  dimana  kedua metode tersebut  akan  dibandingkan  hasilnya.  Apabila mendapakan nilai yang tidak terlalu  besar diantara 2 metode  tersebut  maka  nilai  IOP  yang  dihasilkan cukup  stabil/konstan  dan  kamera  Sony  Exmo r tersebut dapat digunakan untuk rapid mapping .
4. Tahap Akhir
Pada  tahap  ini  dilakukan  penulisan  laporan penelitian dari semua kegiatan penelitian yang telah dilakukan.
III.  HAS IL DAN ANALIS IS
A. Hasil
Analisa  ini  dilakukan  terhadap  hasil  kalibras i kamera   Sony EXMOR  pada nilai  parameter  Orientasi interior: a) Kalibrasi In-Field
Hasil  kalibrasi In-Field menggunakan  media  papan dengan  format grid kalibrasi  yang  berasal  dari software Photomodeller  Scanner  dimana  hasilnya berupa parameter IOP ( Interior Parameter Orientation ) . Parameter  IOP tersebut terdiri dari fokus lensa (C)  pusat fidusial  foto (Xp,  Yp),  distorsi lensa radial    (K1  dan K2),  dan distorsi tangensial (P1  dan P2) . Hasil kalibrasi In-Field ini akan digunakan untuk mengetahui nilai pembanding pada kalibrasi In-Flight , berikut hasil dari 3 kala kalibrasi  :
Gambar 2. Kalibrasi In-Field
T abel 1
Hasil Kalibrasi In-Field Variable IOP Kala 1 Kala 2 Kala 3 C 3.760 mm 3.767 mm 3.764 mm Xp 3.249 mm 3.249 mm 3.254 mm Yp 2.399 mm 2.398 mm 2.397 mm K1 7,397e-004 1.066e-003 6.282e-004 K2 -4,159e-005 -6.095e-005 -8.357e-006 P1 2,978e-005 1.852e-005 -1.106e-004 P2 -5,791e-005 -9.527e-005 -6.930e-005
Ketelitian  yang dihasilkan  dari  3 kala  kalibrasi  diatas masih  memliki  kekurangan dalam  menghasilkan nila i yang sempurna, namun untuk hasil dari 3 kala tersebut maka  digunakan  hasil  yang  mendekati  nilai  yang direkomendasikan  yaitu  terdapat pada kala  2  karena area foto yang tercakup 68% dari yang direkomendasikan
sebesar 80%, sehingga
menghasilkan  nilai  RMS point residual sebesar 0.48 pixel dan point precision 0.375  mm.
b) Kalibrasi In-Flight
Hasil  kalibrasi In-Flight menggunakan  papan kalibrasi  berukuran  40cm  X  40cm  dengan  dilapisi sebuah  kertas  hitam  dan  diberi  stiker  reflekto r berdiameter  10  cm  di  posisi center pada  papan tersebut.  Kalibrasi  ini  diolah  dengan  menggunakan software Australis dimana  hasilnya berupa parameter
IOP dan menghasilkan  parameter  distorsi lensa  baru berupa (K3,K4,
dan K5) serta distorsi ketidakortogonalan X dan Y  (B1,  B2).
Gambar 3. Kalibrasi In-Field
T abel 2
Hasil  Kalibrasi In-Flight Variabel IOP Value C 4.012 mm Xp 3, 991mm Yp 1,637 mm K1 -1.42868e-04 K2 8.65942e-06 K3 -2.21741e-07 K4 2.64106e-09 K5 -1.16088e-11 P1 -4.60783e-05 P2 -3.04106e-04 B1 -1.25159e-02 B2 1.84932e-03
Ketelitian  yang dihasilkan  dari  kalibrasi  diatas masih memiliki  kekurangan  dalam  menghasilkan  nilai  yang stabil  terhadap  kalibrasi In-Fligh ,  sehingga . Hasil kalibrasi In-Flight memiliki  selisih dari setiap variabel parameter  kalibrasi In-Field .  Oleh  karena  itu  dari perbedaan  nilai 2 metode kalibrasi tersebut menghasilkan  nilai Point Residual 0.56 pixel .
c) Georefencing
Sistem  kesegarisan  merupakan  konsep  dasar  dari transformasi  koordinat  foto  dengan koordinat  tanah.
Titik sampling yang  ada  pada  hasil  foto  dan  yang
didapat  melalui pengukuran  terestris  ini  akan dilakukan Georefence ,  dimana  titik sampling yang digunakan  yaitu  sistem  koordinat  lokal.  Titik sampling lokal  dimulai  dengan X dan Y  (0  ,0  ).  Pada penelitian  ini  titik  kontrol  yang  didapat  melalu i pengukuran  terristris  akan  digunakan  pada  titik kontrol yang berada di hasil titik sampling foto udara. Titik sampling pada  foto  ditandai  dengan  sebuah marker.  Setelah  itu  proses  yang  dilakukan  yaitu mengubah orientasi foto pada sumbu X dan Y  dengan kosep kolinierisasi.  Sumbu  X  dan Y  pada hasil  foto sangat berpengaruh pada titik kontol yang dihasilkan karena dapat membuat  posisi titik sampling yang ada di  foto  berbeda  dengan  yang  ada  pada  pengukuran terestris.
T abel 3 Selisih Nilai T itik Sampling TS dengan Foto T itik Sampling Δ X(m) Y(m) 1 0,000 0,000 2 0,035 0,032 3 0,034 0,034 4 0,039 0,034 5 0,105 0,034 6 0,054 0,030 7 0,104 0,031 8 0,035 0,032 9 0,052 0,051 10 0,031 0,096 11 0,032 0,055 12 - - 13 0,089 0,101 14 0,054 0,057 15 - - 16 0,118 0,187 17 0,101 0,103 18 0,080 0,106 19 0,077 0,124 20 0,038 0,084 21 0,041 0,049 22 0,060 0,047 23 0,035 0,062 24 0,051 0,081 25 0,173 0,032
Dari  hasil  selisih  Total  Station  dengan foto  dapat dianalisa bahwa  titik sampling 12  dan  15  tidak  terdeteksi  saat pengolahan data foto pada kalibrasi In-Field dan terjadinya pergeseran terbesar pada titik sampling X  sebesar 0.173  m dan  0.187  m  pada  titik sampling Y.  Hal  ini  menunjukan bahwa pengolahan titik sampling yang ada pada  foto dapat digunakan sebagai hasil pengukuran.
B. Analisa
1) Analisa data kalibrasi In-Flight dan In-Field
T abel 4 Perbandingan Hasil Parameter Kalibrasi Kamera Variabel IOP Δ C 0,245 mm Xp 0.742 mm Yp 0.761 mm K1 15,353 K2 0,927 P1 4,626 P2 30,315
Dari  hasil  perbadingan  diatas  dapat  dianalisa  bahwa perubahan yang terjadi pada focal lenght (C) relatif  kecil dibandingkan dengan hasil titik  pusat fidusial foto (Xp
Lapangan Voli  ITS
3D  kamera marker kamerakmmarker Lapangan Voli  ITS
,Yp)  serta  distorsi  lensa  (K1,K2,P1  dan  P2)  yang memiliki selisih  besar,  sehingga  mempengaruh i pergeseran lokasi  titik  yang ada pada foto dari  kondisi sebenarnya di lapangan. Faktor lain yang mempengaruhi  dalam  hal  tersebut  yaitu  dengan menggunakan sistem  fokus kamera  foto tidak  berubah saat pengambilan,  maka  dapat diambil  beberapa faktor yang  mempengaruhi  hasil  perubahan  nilai  paramete r kalibrsi In-Field dan  kalibrasi In-Flight , yaitu [4]:
1) Objek  kalibrasi.
Penggunaan  objek  kalibrasi  yang  kurang  sesuai dengan  daerah/objek  yang  akan  di  ukur  akan berpengaruh  terhadap  hasil  pengukuran.  Pada penelitian  kalibrasi In-Field ini  dilakukan  dengan menggunakan  bidang  kalibrasi  dengan  forma t grid/mark er yang ada pada software karena sofware tersebut hanya  membaca  marker  dengan ketentuan tersebut  dan  pada  penelitian  kalibrasi In-Flight dilakukan  dengan menggunakan  papan kayu  kecil sebagai  marker,  dimana  luas  lahan  yang  tidak seragam  dengan ukuran  bidang kalibrasi  membua t marker/objek kalibrasi tidak terlihat, untuk meminima lisir  hal  tersebut maka  pemilihan  objek yang memiliki  dimensi fisik  mendekati daerah/objek yang akan diukur.
2) Geometri  Pemotretan. Geometri pemotretan kalibrasi akan sangat berpengaruh  terhadap hasil perubahan nilai parameterkalibrasi  kamera,  agar parameter  kalibras i kamera  tidak saling berkorelasi ( Photomodeler Help File ).
Untuk  keperluan fotogrametri  maka  parameter  internal kamera  seharusnya stabil, sehingga dapat meningkatkan kualitas  hasil  hitungan. Maka  penggunaan metode self calibration  sangatlah tepat, karena  dapat memperke c il resiko tidak  stabilnya parameter  internal kamera,  sebab kamera  akan dikalibrasi  menggunakan data ukuran saat kamera  itu  digunakan [5].  Namun,  untuk mendapatkan hasil self-calibration yang baik,  dibutuhkan konfigurasi jaring  stasiun pemotretan  yang sangat konvergen dan sebaran titik  yang baik  (menyebar),  dan pelaksanaan di lapangan  tidak selalu menjamin didapatkannya geometri  terbaik [8] .  Oleh  karena  itu  baiknya  kalibras i dilakukan  sebelum  pengukuran  yang  sebenarnya dan menggunakan objek yang sesuai.
2) Analisa pengolahan data
a. Analisa Presisi Data Titik Sampling dari Foto Analisis didasarkan oleh hasil bundle adjustment dari software Australis. Jumlah  titik  yang diolah sebanyak 25 titik,  namun titik yang berhasil diolah berjumlah  23 titik.  Rata-rata  sigma  untuk tiap  titik  adalah 0.063  m ke  arah X  dan 0.064  m    ke  arah  Y  .Hasil  ini  sesuai dengan asumsi bahwa untuk pengukuran kalibrasi In- Field ketelitian kearah Y akan  lebih jele k dibandingkan pengukuran ke arah X.  Ini  karena pada metode  kalibrasi In-Field arah  Y  adalah  jarak pemotretan sebanding  dengan arah Z pada fotogrametri  udara.  Dari  hasil  pengolahan  bundle adjustment  dapat  dikatakan  hasil  pengolahan  foto menunjukan hasil yang presisi.
Gambar 4. Pergeseran Titik Sampling Foto Terhadap Titik Sampling tanah
b. Analisa Akurasi Data Titik Sampling dari Foto Tingkat akurasi koordinat hasil pengolahan foto dapat dilihat  dengan  menghitung  kesalahan  terhadap  data koordinat  dari  ukuran  Total  Station.  Nilai  koordinat dari data Total Station diasumsikan sebagai nilai  yang benar. Besar kesalahan dihitung dengan menggunakan RMS  data  pengukuran  Total  Station  dan  diperoleh RMS  0,104 m.  Tingkat  keakurasian  ini  dapat dibandingkan  dengan  resolusi  spasial  dari  kamera . Resolusi  spasial  adalah  kemampuan  sensor kamera untuk  mendeteksi  objek  terkecil.  Resolusi  spasial kamera  dapat  dihitung  menggunakan  perbandingan sebagai berikut:
𝑝 𝑐 = 𝑟 𝐷
p = ukuran sensor c = panjang fokus
D = Jarak kamera  terhadap objek
r = resolusi spasial
Gambar 4. Perbandingan resolusi kamera dengan ukuran senor [1].
Kamera  Sony  Exmor  yang  digunakan  memili ki ukuran  sensor  sebesar  0.110  mm,  dengan  jarak fokus 4 mm.  Jika  rata-rata jarak  pemotretan adalah 10  m,  maka  resolusi  spasial  yang  diharapkan adalah 0.275  m.
3) Analisa Geometri  Menurut Perka  BIG
Pedoman  yang  digunakan  dalam  pengujian  ketelitia n geometri  adalah  Perka  BIG  Nomor  15  Tahun  2014 Tentang Pedoman Teknis Ketelitian  Peta Dasar.
RMSE𝑥 = √ ∑(𝑋 𝐼𝑚𝑎𝑔𝑒 −   𝑋 𝐿𝑎𝑝𝑎𝑛𝑔𝑎𝑛 𝑛 RMSE𝑦 = √ ∑(𝑌 𝐼𝑚𝑎𝑔𝑒 −   𝑌 𝐿𝑎𝑝𝑎𝑛𝑔𝑎𝑛 𝑛 RMSE = √𝑅𝑀𝑆𝐸𝑥 2 + 𝑅𝑀𝑆𝐸𝑦²
Akurasi Horizontal  NMAS = 1,5175  x  RMSEr Akurasi Vertikal  NMAS = 1,6499 x  RMSEz
Dari  penelitian  yang  telah  dialakukan  maka  didapat RMSe  sebesar 0.104  m  dengan RMSEx  0.073  m  dan RMSEy  0.075  m.  Menurut  ketentuan  perka  BIG tersebut maka  hasil  pengukuran dengan menggunakan DJI  Phantom  3  Advance dengan kamera  Sony Exmo r menghasilkan  akurasi  horizontal  sebesar 0.159  m  dan berada dalam   kelas 1 dengan skala besar 1:1000.
Gambar 5. Ketelitian Peta Dasar

## IV.  KESIMPULAN
Kesimpulan  dari  penelitian  yang  telah  dilakukan  ini yaitu :
1. Berdasarkan  pengambilan  data kalibrasi In-Field dan  kalibrasi In-Flight terdapat  perbedaan  hasil
IOP  yang relatif  kecil  pada panjang fokus kamera sehingga dapat disimpulkan  bahwa  kamera  Sony Exmor  dapat  digunakan  untuk  pemetaan  skala besar  untuk  akurasi  pada  nilai  horizontal  yang menghasilkan  RMS  0.159  m   dengan acuan Perka BIG  No.15 tahun 2014,  dimana  skala besar tersbut masuk dalam  kelas 1 dengan skala 1:1000.
2. Terdapat  selisih  nilai  dari  hasil  IOP  ( Interior Orientation Parameter) pada  panjang  fokus   (C) kamera  untuk kalibrasi In-Field sebesar 0,256  mm terhadap  hasil  kalibrasi In-Flight ,  hal  ini menunjukan  bahwa  terjadinya  perubahan ukuran principle point (Xp, Yp).
3. Jarak  distorsi radial yang dihasilkan oleh kalibras i In-Field sebesar  0.375  mm  dan kalibrasi In-Flight sebesar    7.8  mm  ,  hal  ini  berdampak  pada perubahan  nilai  variabel  IOP  besar  khususnya distorsi lensa radial  (K1)  dan tangensial (P2).
4. Pergeseran linier koordinat foto terhadap koordinat  tanah  rata-rata  untuk  tiap  titik  adalah 0.063  m ke arah X dan  0.064  m ke arah Y sehingga menghasilkan  RMSe  terhadap koordinat X:  0,073 m dan RMS terhadap Y:  0,075  m.  Hal ini sebabkan pada geometri  posisi pengambilan foto udara yang kurang baik, pengambilan foto kurang pencahayaan  dan  warna back ground peletakan marker  harus sewarna.

## DAFTAR PUSTAKA
[1] N.  Hanifa,  “Studi  Pengunaan  Kamera  Digital  Low-Cost  Non- Metric  Auto  Focus  untuk  Pemantauan  Deformasi,”  Bandung,
2007.
[2] Atkinson, Close  Range  Photogrammetry  and  Machine  Vision . United Kingdom: Whittles Publishing, 1996.
[3] E.  Honkavaara,  “In-flight  Camera  Calibration  for  Direct Georeferencing,” Finlandia, 2004.
[4] A.  Kusumadarma, “ Aplikasi Close Range Photogrametry dalam Pemetaan Bangunan Rekayasa dengan Kamera Digital Non-metrik terkalibrasi,” Bandung, 2008.
[5] E. Merrit, “Field Camera Calibration,” Photogramm. Eng. Rec. , vol. 17, no. 4, pp. 611–535, 1948.